Hebel und Hebelgesetze
Ein Hebel ist ein starrer, meist stabförmiger Körper mit einer drehbaren festen Achse. Hier bei unterscheidet man zwischen einseitigem und zweiseitigem Hebel.
Beispiel für einseitigem und zweiseitigem Hebel
Beim einseitigen Hebel liegen die Angriffspunkte aller wirkenden Kräfte liegen - von der Drehachse aus betrachtet - auf der gleichen Seite des Hebels.
Bei einem zweiseitigen Hebel liegen die Angriffspunkte der Kräfte, von der Drehachse aus betrachtet, auf verschiedenen Seiten des Hebels. Die Seite, auf welcher die Kraft wirkt, welche versucht, die Last anzuheben, nennt man Kraftarm. Die Seite der zu bewegenden Last heißt hingegen Lastarm.
Hebelgesetze angewandt auf Wellenrad und Kurbel
Wellrad und Hebelgesetz
Ein Wellrad besteht aus zwei verschieden großen und miteinander verbundenen Rädern, die fest auf einer Achse, sprich Welle montiert sind. Damit ist es möglich, mittels einer relativ kleinen Kraft am großen Rad eine große Last am kleinen Rad anzuheben.
Übungsbeispiel
Eine Last m von 10 kg wird mit einem Wellrad an einer Welle mit einem Durchmesser d2 von 20 cm um 10 m hochgezogen. Der Durchmesser d1 des äußeren Rades beträgt 40 cm.
- Wie groß muss die Kraft F1 mindestens sein, um die Last anzuheben?
- Wie groß ist die Strecke s1, die man am Seil ziehen muss?
- Wie groß ist hierbei die Arbeit, die verrichtet wurde?